ES2953355T3 - Procedimiento y dispositivo de análisis de la marcha de un individuo - Google Patents

Abstract

La presente invención propone un método para analizar la marcha mediante un dispositivo portátil que comprende un acelerómetro de tres ejes configurado para transmitir una señal asociada a los movimientos de marcha de un individuo, en cuyo método se realiza una medición y análisis de frecuencia de la señal transmitida por el acelerómetro. mediante una Transformada, tal como una Transformada de Fourier, caracterizada porque; - la señal se mide en la muñeca del individuo; - el análisis de frecuencia se realiza a partir de los movimientos de marcha confirmados del individuo sobre una superficie esencialmente plana, definiéndose una diferencia de altitud en una trayectoria de marcha mediante un sensor de presión asociado a dicho acelerómetro, y en el que llevamos a cabo - un etapa de búsqueda y de identificación de anomalías en la que se advierte una anomalía cuando se obtiene una puntuación inferior a un umbral predefinido, estableciéndose dicha puntuación a partir de un estudio armónico en el que; - una diferencia de frecuencia entre una frecuencia de los picos p medidos en el análisis de frecuencia y una frecuencia de los armónicos teóricos de una frecuencia fundamental de dicha señal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo de análisis de la marcha de un individuo

Campo de la invención

La presente invención se encuentra en particular en el campo de los procedimientos y dispositivos para el seguimiento de personas mayores o para la asistencia médica de personas que presentan problemas de la marcha o del equilibrio.

En particular, la invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo de análisis de la marcha que permite identificar anomalías en la marcha de un individuo. La presente invención ofrece una herramienta para determinar la existencia de un riesgo de caída relacionado en particular con el deterioro de la capacidad de marcha regular de las personas mayores, así como para hacer un seguimiento de la convalecencia o del estado físico de un individuo.

Antecedentes de la técnica

Hoy en día se proponen varias soluciones para prolongar la capacidad de una persona mayor para llevar un estilo de vida independiente. La asistencia a domicilio es, por ejemplo, una opción que permite a la persona mayor seguir viviendo en su propio domicilio, y retrasar o evitar su entrada en una residencia de mayores.

Por otro lado, se reconoce que un reto principal para permitir el mantenimiento en el domicilio de una persona mayor es evitar que se caiga ya que, en la mayoría de los casos, los ingresos en las residencias de ancianos se producen después de una caída. Esta problemática es importante del mismo modo para las personas susceptibles de caerse debido a una operación reciente o a un tratamiento farmacológico intenso.

Para paliar en parte esta problemática, hoy en día existen detectores de caídas en forma de una pulsera, un medallón, una pinza para llevar en la cintura, gafas, etc. Estos dispositivos emiten una señal de alarma al detectar una caída que permite avisar de la misma a un tercero. Esta solución permite socorrer a la persona que ha caído pero no permite prevenir la caída. Del mismo modo existen herramientas que permiten analizar la marcha de una persona, por ejemplo la solicitud de patente EP30900684 A1 se refiere a un podómetro que se lleva en la muñeca de un individuo configurado para identificar el paso, la cadencia y la velocidad de la marcha de individuo por medio del análisis de frecuencia de una señal de un acelerómetro. La solicitud de patente US 2014/249452 A1 propone un dispositivo que permite identificar bloqueos de la marcha de pacientes que sufren la enfermedad de Parkinson por medio de un análisis de frecuencia de una señal transmitida por un sensor de movimiento de dicho dispositivo. La solicitud de patente US 2009/030350 A1 propone un procedimiento de análisis de la marcha en el que se obtiene una firma de la marcha por medio de una transformada de Fourier sobre una señal de un acelerómetro. Finalmente, Aura Cecilia Jimenez-Moreno et al., mencionan las dificultades del análisis de la velocidad de la marcha de una persona con un problema de la marcha en el artículo "Analyzing walkind speed with ankle and wrist worn acelerometers in a cohort with myotonie dystrophy.

Para detectar los riesgos de caída de una persona, la solicitud internacional WO2017/004240 propone una máquina que comprende una plataforma provista de sensores de peso sobre los que la persona ejecuta diferentes posturas. La máquina transmite los centros de presión detectados durante la realización de estas posturas corporales, y calcula el riesgo de caída a través de un algoritmo basado en un modelo de equilibrio puntuado. Sin embargo, esta solución es insatisfactoria ya que requiere la voluntad y el tiempo de la persona para realizar la prueba, así como la supervisión por personal cualificado durante la realización de la prueba para corroborar que las posturas estén bien ejecutadas. Por otra parte, esta solución no permite hacer un seguimiento de la evolución de la marcha de una persona.

Descripción de la invención

El objetivo de la presente invención es proponer un objeto portátil capaz de analizar la marcha de un individuo durante sus actividades cotidianas y de identificar anomalías en la marcha de dicho individuo, en particular irregularidades de ritmo y de velocidad.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una herramienta que facilite la determinación del riesgo de caída de un individuo y/o la determinación de su capacidad para llevar una vida independiente.

La invención tiene como objetivo del mismo modo ofrecer una herramienta para mejorar el diagnóstico y seguimiento de convalecencias y afecciones en las que la marcha de un individuo se ve afectada y/o con problemas.

Para ello, la invención propone un procedimiento de análisis de la marcha de un dispositivo portátil que comprende un acelerómetro de tres ejes configurado para transmitir una señal asociada a los movimientos de la marcha de un individuo, en cuyo procedimiento se realiza una medición y un análisis de la señal de frecuencia transmitida por el acelerómetro por medio de una transformada, tal como una transformada de Fourier. El procedimiento de la invención es particular porque:

la señal se mide al nivel de la muñeca del individuo;

el análisis de frecuencia se efectúa a partir de los movimientos de marcha confirmados del individuo sobre una superficie sustancialmente plana, un desnivel en una trayectoria de la marcha que se define por medio de un sensor de presión asociado a dicho acelerómetro, y porque se realiza

una etapa de búsqueda y de identificación de anomalías en la que se detecta una anomalía cuando se obtiene una puntuación inferior a un umbral predefinido, dicha puntuación la cual se establece a partir de un estudio de armónicos durante el cual

se determina una diferencia de frecuencia entre una frecuencia de los picos p medidos en el análisis de frecuencia y una frecuencia de los armónicos teóricos de una frecuencia fundamental de dicha señal.

En un modo de realización preferido, el procedimiento comprende la utilización de datos relativos a la identificación de anomalías en la marcha en la definición de un riesgo de caída de dicho individuo.

El procedimiento de la invención permite por tanto la identificación de una marcha que comprende una "anomalía" o una "irregularidad" en comparación con una marcha de referencia "regular" o al menos considerada "normal" y sin riesgo particular para el individuo.

De hecho, las personas mayores tienen una tendencia natural a disminuir gradualmente la velocidad de la marcha y disminuir la longitud del paso. Al examinar el ciclo de la marcha, se observa del mismo modo un aumento en la duración del doble apoyo. Las personas mayores sobrestiman también los riesgos asociados a un obstáculo en su camino, lo que conduce a una duda que crea paradójicamente un riesgo de desequilibrio para la persona.

Cuando la capacidad de la marcha degenera, aparecen diferentes tipos de problemas de la marcha, algunos de los cuales son típicos de los pacientes mayores que sufren caídas, por ejemplo, la marcha antálgica caracterizada por una marcha con cojera esquiva, la marcha parética/hipotónica caracterizada por una marcha tambaleante, la marcha espástica caracterizada por una marcha con circunducción, etc. Las anomalías o problemas de la marcha y la evaluación de su gravedad proporcionan, por tanto, una herramienta de evaluación de la capacidad de una persona para vivir de forma autónoma y para detectar los riesgos de caída.

Por otro lado, las anomalías en la marcha también pueden ser un indicador de la evolución de una convalecencia tal como una enfermedad neurodegenerativa como el Alzheimer o el Parkinson, o un indicador de la evolución de una afección física, por ejemplo una lesión muscular.

El procedimiento de la invención permite ventajosamente identificar las irregularidades de velocidad y de cadencia en una marcha problemática, una marcha considerada anormal por el procedimiento de la invención y que permite la definición de la existencia de un riesgo de caída y/o el seguimiento de una convalecencia o afección física de un individuo.

El estudio de armónicos, a partir del cual se determina una puntuación para la identificación de una anomalía, comprende las subetapas siguientes:

- identificar un pico principal que presenta una amplitud máxima de dicha señal, correspondiente a la frecuencia fundamental, y uno o más picos secundarios, un pico secundario que se identifica cuando su frecuencia tiene un valor de amplitud por encima de un mínimo configurable

- determinar para cada pico secundario la diferencia entre la frecuencia de dicho pico secundario y la frecuencia del armónico teórico más cercano;

- calcular la puntuación en función de una o más diferencias identificadas.

Por puntuación se entiende un número de puntos que expresan o cuantifican el resultado del estudio. De manera no limitativa, esta puntuación puede corresponder a una nota de 10/10.

En un modo de realización de la invención, el procedimiento comprende la recogida de datos asociados al menos a la cuantificación y/o a la búsqueda y la identificación de anomalías por medio de un sistema de información remoto conectado por un enlace inalámbrico al dispositivo portátil, y el tratamiento de estos datos por el sistema de información para hacer un seguimiento de la evolución de la marcha del individuo a lo largo del tiempo.

Por ejemplo, dicho procesamiento comprende el seguimiento de la evolución de la velocidad de la marcha del individuo a lo largo del tiempo. Este modo de realización es muy ventajoso ya que los cambios en la marcha de un individuo a veces solo son observables durante períodos prolongados, por ejemplo, la disminución gradual de la velocidad de la marcha, una ralentización que no se acompaña necesariamente de una perturbación significativa de los movimientos del ciclo de la marcha.

El procedimiento de la invención puede comprender del mismo modo todas o parte de las características siguientes consideradas de forma aislada o en cualquier combinación técnicamente operable.

- Una operación de grabación de muestras de las medidas del acelerómetro asociadas a los movimientos del individuo durante al menos 10 segundos, la medida y el análisis de frecuencia del procedimiento que se realiza a partir de dichas muestras, esta operación la cual se repite periódicamente durante la marcha.

- Una frecuencia de muestreo de la señal del acelerómetro es de al menos 20 Hz.

- La puntuación se pondera con una segunda puntuación resultante de un estudio de densidad de energía espectral durante el cual se determina una relación entre la integral de toda o parte del área bajo la curva del pico principal con respecto a la integral del área bajo la curva de toda la señal, el área bajo la curva del pico principal la cual se determina con preferencia en una ventana de 1 Hz alrededor de la frecuencia de amplitud máxima.

- La puntuación se pondera con una tercera puntuación resultante de un estudio de relación durante el cual se calcula una relación entre la amplitud del pico principal y una amplitud media de dicha señal.

- La puntuación se pondera con una cuarta puntuación resultante de un estudio de amplitud en el que se calcula una suma ponderada de varios puntos de la señal que presenta una amplitud superior a: Amp Max/2, Amp Max/3, Amp Max/4, Amp Max/5 donde Amp Max corresponde a la amplitud máxima de dicha señal.

- El mínimo configurable es un porcentaje de la amplitud máxima de los picos.

- El mínimo configurable es una fracción del valor efectivo de la señal de frecuencia.

- El mínimo configurable es un porcentaje de la media de las amplitudes de los p picos más altos, p que está comprendido entre 1 y 5. Por ejemplo, un porcentaje del promedio de los 2 picos más altos/elevados de la señal de frecuencia.

La invención se refiere del mismo modo a un dispositivo portátil de análisis de la marcha de un individuo configurado para implementar el procedimiento de la invención, dicho dispositivo que comprende:

- un acelerómetro de tres ejes, asociado a un sensor de presión y opcionalmente a sensores 3D, configurado para entregar una señal normalizada N2=X2+Y2+Z2 de la cual se resta el valor correspondiente a la gravedad terrestre, para identificar los movimientos asociados a la marcha de dicho individuo por medio de un algoritmo de detección del paso,

- una memoria de datos y un programa configurado para guardar muestras de la señal asociada a los movimientos de la marcha de dicho individuo,

- medios de cálculo y de procesamiento de la señal.

En un modo de realización, el dispositivo comprende un módulo de emisión/recepción de radio configurado para transmitir una alarma. Por ejemplo, se transmite una alarma cuando el procedimiento de análisis de la marcha identifica una anomalía en la marcha.

En un modo de realización, el dispositivo comprende un módulo de emisión/recepción de radio configurado para transmitir una alarma y/o uno o más datos del procedimiento de análisis de la marcha a un sistema de información remoto, integrado o bien en un teléfono móvil, o bien en una base de asistencia remota o bien en un servidor a través de una red LPWAN (Low Power Wide Area Network). Estos datos son, por ejemplo, la amplitud máxima, la relación de la señal con respecto al ruido, el número de picos de frecuencias por encima del umbral de referencia y la frecuencia de los 2 picos más elevados/altos.

En otro modo de realización, la memoria de datos graba los datos obtenidos durante el procedimiento de análisis de la marcha para su recuperación y procesamiento posteriores en otro dispositivo.

En un modo de realización, el dispositivo es un equipo portátil con una alimentación autónoma y puede asociarse a un dispositivo de detección de caídas. Por ejemplo, el dispositivo es un reloj de pulsera.

Presentación de figuras

Otras ventajas, objetivos y características particulares de la presente invención se desprenderán de la descripción que se hará a continuación, con un objetivo explicativo y en ningún caso limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos.

Figura 1. Un esquema representativo de un ejemplo de procesamiento de datos de un dispositivo de análisis de la marcha según la invención.

Figura 2. Un ejemplo de análisis temporal sobre señales obtenidas a partir de una marcha regular y de una marcha irregular.

Figura 3. Un ejemplo de análisis de frecuencia sobre señales obtenidas a partir de una marcha regular y de una marcha irregular.

Figura 4. Un ejemplo de análisis de frecuencia sobre la señal obtenida a partir de una marcha regular.

Figura 5. Un ejemplo de análisis de frecuencia sobre la señal obtenida a partir de una marcha irregular del tipo cerebelo-espástica.

Figura 6. Un ejemplo de análisis de frecuencia sobre la señal obtenida a partir de una marcha irregular del tipo parkinsoniana.

Figura 7. Un ejemplo de análisis de frecuencia sobre la señal obtenida a partir de una marcha irregular del tipo dhemipléjica.

Descripción detallada de modos de realización de la invención

La presente invención tiene como objetivo proponer un procedimiento y un objeto portátil capaz de analizar la marcha de un individuo durante sus actividades cotidianas y detectar anomalías en la marcha de dicho individuo, en particular irregularidades de ritmo y de velocidad que ayuden a definir un riesgo de caída y/o para seguir la evolución de un problema de la marcha, o incluso para identificar la aparición de un problema de la marcha.

Para ello, la invención propone un procedimiento de análisis de la marcha en el que se realiza un análisis de frecuencia de una señal de aceleración asociada a los movimientos de la marcha de un individuo que lleva un dispositivo según la invención. La figura 1 muestra un esquema representativo y no limitativo del procedimiento de análisis de la marcha, en el que se realizan al menos las acciones siguientes:

- el análisis de la señal 100 por medio de un algoritmo de detección del paso para identificar una señal asociada con los movimientos de la marcha del individuo;

- la medición y el análisis de frecuencia 200 de la señal transmitida por el acelerómetro por medio de una transformada, tal como una transformada de Fourier rápida, con la que se determinan los picos de frecuencia de la señal transmitida por el acelerómetro durante la marcha del individuo;

- la cuantificación 300 de varios picos de frecuencia que presentan un valor de amplitud por encima de un mínimo configurable en función de la amplitud de la señal de frecuencia medida durante los movimientos de la marcha del individuo;

- la búsqueda y la identificación 400 de anomalías de la marcha en la que se identifica una anomalía cuando se obtiene una puntuación inferior a un umbral predefinido. En particular, esta puntuación se obtiene a partir de un estudio de armónicos 400a durante el cual se determina una diferencia de frecuencias entre una frecuencia de los picos p medidos en el análisis de frecuencia 200 y una frecuencia de los armónicos teóricos de una frecuencia fundamental de dicha señal.

- la utilización de los datos 500 relativos a la identificación de anomalías de la marcha en la definición de un riesgo de caída de dicho individuo.

En particular, el dispositivo portátil de la invención comprende una caja estanca, similar a una caja de reloj. El dispositivo de la invención se puede integrar también en un detector de caídas.

El dispositivo de la invención está perfeccionado para implementar el procedimiento de análisis de la marcha y comprende las características siguientes:

- un acelerómetro de tres ejes, asociado a al menos un sensor de presión opcionalmente con sensores 3D de tipo magnetómetro o radar, dicho acelerómetro que está configurado para suministrar una señal según la norma N₂= X2+Y2+Z2 de la cual se resta el valor correspondiente a la gravedad terrestre para identificar los movimientos asociados a la marcha de dicho individuo por medio de un algoritmo de detección del paso;

- una memoria de datos/programa que almacena los datos recogidos por el acelerómetro. Esta memoria puede ser por ejemplo una memoria de acceso aleatorio o una memoria de solo lectura o reprogramable para almacenar los datos y el programa interno;

- medios de procesamiento de datos en forma de un microprocesador o microcontrolador configurados además para realizar las diferentes etapas del procedimiento de análisis de la marcha de la invención.

Más particularmente, el dispositivo muestreará las medidas provenientes del acelerómetro asociadas a la marcha de un individuo que lleva puesto el dispositivo de la invención, la frecuencia de muestreo que es por ejemplo de 25 Hz, o al menos de 20 Hz.

El dispositivo está configurado para grabar muestras de 10 a 40 segundos o más de la señal cuando el algoritmo de detección del paso reconoce que dicha señal está asociada con los movimientos de la marcha del individuo. Esta señal se trabaja ventajosamente según la norma N₂= X2+Y2+Z2 de la cual se resta el valor correspondiente a la gravedad terrestre, lo que permite simplificar los cálculos.

Ventajosamente, el dispositivo está configurado para efectuar el análisis de frecuencia 200 y/o la identificación de las irregularidades 400 de la marcha a partir de una señal de marcha identificada como una marcha sobre una superficie plana.

Para ello, el dispositivo comprende un sensor de presión asociado a dicho acelerómetro y que permite clasificar una señal confirmada de marcha en: marcha ascendente, descendente o plana. El acelerómetro, que puede tomar la forma de un podómetro, está configurado del mismo modo para diferenciar una carrera de una marcha.

Por tanto, la precisión del análisis de la marcha se mejora gracias al análisis de datos representativos de la marcha del individuo, y que no se ven falseados por la subida o bajada de escaleras, o cuando el individuo efectúa una carrera. Además, del mismo modo se obtiene un ahorro de energía al evitar el procesamiento de datos inútiles o que falsearían los resultados.

La figura 2 muestra un ejemplo de un análisis temporal de la marcha obtenido de este modo a partir de una marcha regular denominada "normal" (línea gris clara) efectuada por una persona con buena salud locomotora, y a partir de una marcha irregular o que presenta anomalías (línea gris oscura), obtenida a partir de la marcha de una persona que presenta un problema de la marcha. El análisis temporal, correspondiente a la señal bruta del acelerómetro, permite determinar la existencia de diferencias entre una marcha regular y una marcha irregular. Sin embargo, el análisis temporal es insuficiente para identificar las características de la señal que permitan diferenciar claramente la marcha regular de la marcha irregular.

Para aprovechar estas medidas brutas del acelerómetro, el dispositivo realizará a continuación un análisis de frecuencia de la señal obtenida, por ejemplo, por medio de una transformada de Fourier rápida (FFT-Fast Fourier Transform). La figura 3 muestra un ejemplo de análisis de frecuencia obtenido según la invención para la señal observada en la figura 2.

Por lo general, para una marcha regular, se va a observar uno o dos picos de frecuencia con una amplitud mucho mayor que los otros picos de frecuencia, o incluso un solo pico de frecuencia si la marcha es muy regular. Un análisis por confirmar parece indicar que en el caso de una marcha que presenta dos picos, el pico débil de dichos dos picos corresponde a los movimientos de los brazos, y el pico más fuerte corresponde a los movimientos de los pies. Por el contrario, no se observan estos dos picos característicos de la marcha regular en el análisis de frecuencia de la marcha irregular (figura 3) que muestra un perfil de varios picos de amplitud reducida en varias frecuencias.

La invención propone hacer un análisis de la marcha de un individuo para identificar anomalías en la marcha en función de una puntuación calculada a partir de los datos del análisis de frecuencia y de un estudio de armónicos 400a.

El estudio de armónicos 400a se implementa para determinar una diferencia de frecuencias entre una frecuencia de los picos p medidos en el análisis de frecuencia 200 y una frecuencia de los armónicos teóricos de una frecuencia fundamental de dicha señal.

El estudio de armónicos comprende las subetapas siguientes:

- identificar un pico principal que presenta una amplitud máxima de dicha señal, correspondiente del mismo modo a la frecuencia fundamental, y uno o más picos secundarios, un pico secundario que se identifica cuando su frecuencia presenta un valor de amplitud por encima de un mínimo configurable;

- determinar para cada pico secundario la diferencia entre la frecuencia de dicho pico secundario y la frecuencia del armónico teórico más cercano;

- calcular una puntuación en función de una o más diferencias identificadas.

La puntuación depende en un primer momento del número de picos de frecuencia cuantificados por encima de un mínimo configurable, este mínimo que es una función de la amplitud de la señal de frecuencia medida durante los movimientos de la marcha del individuo. Por tanto, se considera que la marcha es perfecta y muy regular cuando aparece un solo pico principal, y no se identifica ningún pico secundario.

En un modo de realización, el mínimo configurable es un porcentaje de la amplitud máxima de los picos, por ejemplo se cuantifican picos de frecuencia que tienen una amplitud de un valor al menos igual al 50% de la amplitud máxima para establecer una anomalía en la marcha. La figura 4 ilustra un ejemplo de este modo de realización y en el que se identifica un solo pico principal, la marcha se considera regular y perfecta.

Por otro lado, cuando aparecen uno o más picos secundarios (figuras 5 y 6) el armónico de la señal se establecerá en función de una diferencia entre las frecuencias de cada pico secundario, y las frecuencias de los armónicos teóricos para la frecuencia fundamental de dicha señal.

A continuación, se calcula la puntuación a partir de dicha diferencia. Por ejemplo, se puede considerar:

1. Ausencia de armónico. Aparece un solo pico, la marcha se considera perfecta.

2. Armónico perfecto. Se determina una diferencia menor o igual a ± 0,1 Hz entre la frecuencia de los picos secundarios y la frecuencia de los armónicos teóricos más cercanos para cada pico. La marcha se parece a una marcha normal.

3. Pseudo-armónico. Para una diferencia menor o igual a ± 0,25 Hz y mayor a 0,1 Hz. La marcha es bastante irregular.

4. Armónico-insignificante. Para una diferencia superior a 0,25 Hz. La marcha es irregular o muy irregular cuando la diferencia es muy importante.

Por ejemplo, se dice que la armonía es perfecta cuando el pico principal muestra una frecuencia de 1 Hz y un pico secundario muestra una frecuencia de 2 a 2,1 Hz. En el mismo ejemplo, se dice que la armonía es pseudoarmónica si el segundo pico es de 2,2 Hz.

En un modo de realización preferido, se calcula una primera puntuación en función de dicha puntuación. Esta puntuación es, por ejemplo, una nota de 10/10.

La figura 5 muestra un ejemplo de un análisis de frecuencia obtenido a partir de una marcha cerebelo-espástica. La marcha cerebelo-espástica es un problema complejo de la marcha que combina una marcha cerebelosa, similar a una marcha de un borracho (irregular y espasmódica, que se separa de ambos lados de una línea recta), y la marcha espástica (es decir, en guadaña). La puntuación calculada con el estudio de armónicos es muy baja debido a un armónico débil de los picos secundarios. La figura 6 muestra del mismo modo un ejemplo de análisis de frecuencia de una marcha parkinsoniana irregular en la que se observa una diferencia demasiado significativa entre la frecuencia de los picos secundarios y las frecuencias de los armónicos teóricos para la frecuencia fundamental de dicha señal.

La invención propone por tanto un procedimiento que permite identificar un episodio de marcha irregular y hacer un seguimiento preciso de su aparición y su repetición en el tiempo para establecer un riesgo de caída del individuo.

En un modo de realización, la invención propone afinar la identificación de anomalías de la marcha por una ponderación de la puntuación obtenida del estudio armónico 400a con una o más puntuaciones adicionales resultantes de los estudios siguientes:

- Estudio de densidad espectral 400b

Una segunda puntuación se calcula a partir de una relación entre la integral de toda o una parte del área bajo la curva del pico principal con respecto a la integral del área bajo la curva de toda la señal, el área bajo la curva del pico principal que se determina con preferencia en una ventana de 1 Hz alrededor de la frecuencia de amplitud máxima.

La mejor puntuación se define, por ejemplo, cuando la integral alrededor del pico principal se sitúa al menos en un 25 % de densidad/energía con respecto a todo el espectro.

- Estudio de la relación 400c

Una tercera puntuación se calcula a partir de una relación entre la amplitud del pico principal y una amplitud media de dicha señal. La mejor puntuación se atribuye a una relación de 100 entre la media y el máximo, es decir, una media/máximo < 1%.

- Estudio de amplitud 400d

Una cuarta puntuación se calcula a partir de una suma ponderada de varios puntos de la señal con una amplitud superior a: Amp Max/2, Amp Max/3, Amp Max/4, Amp Max/5 donde Amp Max corresponde a la amplitud máxima de dicha señal.

La mejor puntuación se atribuye cuando un solo punto se encuentra por debajo de AmμMax/5.

La figura 7 muestra un análisis de frecuencia de una marcha hemipléjica que afecta al lado derecho del cuerpo, un caso de marcha irregular compleja en la que la invención propone hacer una ponderación de la puntuación obtenida a partir del estudio armónico con la segunda, tercera y cuarta puntuaciones adicionales descritas anteriormente.

La invención permite por tanto identificar una marcha muy irregular en la que se observa una parálisis del cuerpo en el lado derecho, y ello a pesar de un análisis de armónicos aceptable cuando la persona lleva el dispositivo de la invención en la mano izquierda. Por el contrario, cuando la persona lleva el dispositivo en la mano derecha, el estudio de armónicos es suficiente para establecer una irregularidad de la marcha debida a la ausencia de armónicos en el espectro.

Por lo tanto, la invención es muy ventajosa porque permite identificar varios tipos de irregularidades de la marcha y afinar el análisis de identificación según una aplicación deseada. En un modo de realización, el dispositivo transmite alarmas por radio en caso de comportamiento considerado anormal, así como datos asociados con el procedimiento de análisis. Para ello, el dispositivo de la invención comprende un módulo de emisión por radio. En otro modo de realización alternativo o complementario, el dispositivo graba estos datos para transmitirlos a un servidor para su posterior análisis. El dispositivo realiza en local un análisis instantáneo de los datos, pero también puede transmitir los datos a un sistema de información remoto para permitir un análisis diferido de estos datos en un equipo de terceros que puede ser, por ejemplo, un microordenador, un servidor, un teléfono inteligente, para seguir las evoluciones de comportamiento o afinar el análisis. Por ejemplo, el análisis permitirá seguir la evolución de la velocidad de la marcha, la ralentización la cual es también un anunciador de un riesgo de caída.

En un modo de realización, el sistema de información remota permite la adaptación del umbral de referencia y/o el mínimo configurable utilizado en el procedimiento de análisis de la marcha. Este modo de realización permite la evaluación de un riesgo de caída de manera más precisa porque es posible establecer, por medio de un seguimiento prolongado, una configuración del dispositivo personalizada y adaptada al usuario del dispositivo. El dispositivo de la invención ofrece por tanto perspectivas interesantes en la medida en que permite conocer la cadencia de los pasos con una precisión importante, identificar a una persona que cojea o camina con un bastón, observar el comportamiento de una persona tras una caída para ver si hay secuelas o no, observar la evolución del comportamiento tras una operación, etc.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de análisis de la marcha por medio de un dispositivo portátil que comprende un acelerómetro de tres ejes configurado para transmitir una señal asociada a los movimientos de marcha de un individuo, en cuyo procedimiento se realiza una medición y análisis de frecuencia (200) de la señal transmitida por el acelerómetro por medio de una Transformada, tal como una Transformada de Fourier, en el que:

la señal se mide al nivel de la muñeca del individuo;

el análisis de frecuencia (200) se efectúa a partir de los movimientos de la marcha confirmados del individuo sobre una superficie sustancialmente plana, dichos movimientos de la marcha confirmados que corresponden a movimientos de la marcha identificados por medio de un algoritmo de detección del paso y un desnivel en una trayectoria de la marcha que se define por medio de un sensor de presión asociado a dicho acelerómetro para identificar dichos movimientos de la marcha sobre una superficie plana, y en el cual se realiza

una etapa de búsqueda y de identificación (400) de anomalías en la cual se detecta una anomalía cuando se obtiene una puntuación inferior a un umbral predefinido, dicha puntuación la cual se establece a partir de un estudio de armónicos (400a) durante el cual

se determina una diferencia de frecuencia entre una frecuencia de los picos p medidos en el análisis de frecuencia (200) y una frecuencia de los armónicos teóricos de una frecuencia fundamental de dicha señal, dicho estudio de armónicos que comprende las etapas siguientes:

- identificar un pico principal que presenta una amplitud máxima de dicha señal, correspondiente a la frecuencia fundamental, y uno o más picos secundarios, un pico secundario que se identifica cuando su frecuencia presenta un valor de amplitud por encima de un mínimo configurable

- determinar para cada pico secundario la diferencia entre la frecuencia de dicho pico secundario y la frecuencia del armónico teórico más cercano;

- calcular la puntuación en función de una o más diferencias identificadas.

2. Procedimiento de análisis de la marcha según la reivindicación 1, que comprende la utilización de los datos (500) relativos a la identificación de anomalías en la marcha en la definición de un riesgo de caída de dicho individuo.

3. Procedimiento de análisis de la marcha según la reivindicación 2, en el que la puntuación se pondera con una segunda puntuación resultante de un estudio de densidad de energía espectral (400b) durante el cual se determina:

- una relación entre la integral de toda o una parte del área bajo la curva del pico principal con respecto a la integral del área bajo la curva de toda la señal, el área bajo la curva del pico principal que se determina con preferencia dentro de una ventana de 1 Hz alrededor de la frecuencia de amplitud máxima.

4. Procedimiento de análisis de la marcha de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la puntuación se pondera con una tercera puntuación resultante de un estudio de relación (400c) durante el cual se calcula una relación entre la amplitud del pico principal y una amplitud media de dicha señal.

5. Procedimiento de análisis de la marcha de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la puntuación se pondera con una cuarta puntuación resultante de un estudio de amplitud (400d) en el que se calcula una suma ponderada de varios puntos de la señal con una amplitud superior a: Amp Max/2, Amp Max/3, Amp Max/4, Amp Max/5 donde Amp Max corresponde a la amplitud máxima de dicha señal.

6. Procedimiento de análisis de la marcha de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que, al identificar los picos secundarios, se elige el mínimo configurable entre:

- un porcentaje de la amplitud máxima,

- una fracción del valor efectivo de la señal de frecuencia; o

- un porcentaje de la media de las amplitudes de los p picos más altos, p que está comprendido entre 1 y 5.

7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

- la recogida de datos asociados al menos con el análisis de frecuencia o con la identificación de anomalías por medio de un sistema de información remoto conectado por enlace inalámbrico al dispositivo portátil, y

- el tratamiento de estos datos por el sistema de información para hacer un seguimiento de la evolución y/o de la velocidad de la marcha del individuo a lo largo del tiempo.

8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una operación de grabación de muestras de las medidas del acelerómetro asociadas a los movimientos del individuo durante al menos 10 segundos, la medida y el análisis de frecuencia (200) del procedimiento que se realizan a partir de dichas muestras, esta operación que se repite periódicamente durante la marcha.

9. Dispositivo portátil de análisis de la marcha de un individuo configurado para implementar el procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, dicho dispositivo que comprende:

- un acelerómetro de tres ejes, asociado a un sensor de presión y opcionalmente a un sensor 3D, configurado para proporcionar una señal según la norma N2= X2+Y2+Z2 de la cual se resta el valor correspondiente a la gravedad terrestre para identificar los movimientos asociados a la marcha de dicho individuo sobre una superficie sustancialmente plana por medio de un algoritmo de detección del paso;

- una memoria de datos y un programa configurado para guardar las muestras de la señal asociadas a los movimientos de la marcha de dicho individuo identificados sobre una superficie sustancialmente plana,

- medios de cálculo y de procesamiento de la señal.

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el dispositivo comprende un módulo de emisión/recepción de radio configurado para transmitir una alarma y/o uno o más datos del procedimiento de análisis de la marcha a un sistema de información remoto, integrado o bien en un teléfono móvil, o bien en una base de asistencia remota o bien en un servidor a través de una red LPWAN (Low Power Wide Area Network).

11. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 10, en el que la memoria de datos graba datos obtenidos durante el procedimiento de análisis de la marcha.

12. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que dicho dispositivo es un equipo portátil con una alimentación autónoma y que puede asociarse a un dispositivo de detección de caídas.

13. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que dicho dispositivo es un reloj de pulsera.